تکنولوژی NVMe چیست؟

تکنولوژی NVMe (Non-Volatile Memory Express) در واقع یک رابط کاربری برای مدیریت دستگاه‌های ذخیره سازی است که برای اتصال دستگاه‌های SSD از آن در اینترپرایز و کامپیوترهای خانگی استفاده می‌شود. این رابط از باس PCIe برای اتصال بهره می‌برد.

اتصال NVMe در واقع راه حل جایگزین برای SCSI و SATA به شمار می‌رود که در حال حاضر به صورت گسترده مورد استفاده قرار می‌گیرد. دستورالعمل‌های مربوط به SATA و SCSI در زمانی طراحی شده است که از هارد دیسک ها (HDD) و دستگاه‌های ذخیره سازی نواری برای نگه‌داری اطلاعات استفاده می‌شد، NVMe به نوعی طراحی شده تا از مدیا‌ پرسرعت تر پشتیبانی کند.

مزیت اصلی دستگاه‌های ذخیره‌سازی SSD با اتصال NVMe تسبت به SATA کاهش میزان زمان تاخیر است. در واقع این درگاه با کاهش تاخیر و افزایش ورودی و خروجی دستور العمل ار هر ثانیه (IOPS)، باعث کاهش مصرف انرژی و زمان می‌شود. این مقدار کاهش رابطه مستقیمی با اندازه استاندارد (Form Factor) و البته تعداد خطوط PCIe در حال استفاده دارد.

NVMe می‌تواند از انواع مختلفی SSD که از مد‌ل‌های متفاوت حافظه Non-Volatile مثل NAND یا 3D XPoint استفاده می‌کنند پشتیبانی کند. تکنولوژی 3D XPoint توسط اینتل و میکرون به صورت مشترک ساخته شده است. این تکنولوژی می‌تواند میزبان اندازه‌های استاندارد مختلفی مثل M.2، کارت‌های PCIe و دستگاه‌های SSD با اندازه U.2 باشد.

درایور‌های منبع این تکنولوژی توسط سیستم عامل‌های مختلف مثل ویندوز و لینوکس پشتیبانی می‌شود و برای استفاده از آنها مشکلی وجود ندارد.

NVMe در واقع با استفاده از نقشه دستورات ورودی/خروجی به حافظه اشتراکی رابط کاربری PCIe پاسخ خواهد داد. رابط NVMe از ورودی و خروجی همزمان در پردازنده‌های چند هسته ای به راحتی پشتیبانی کرده و می‌تواند توان خروجی بسیار بالایی را در اختیار پردازنده قرار دهد تا برای انجام پردازش شاهد گلوگاه نباشیم.

همچنین NVMe همانطور که اشاره شد دارای دستورالعمل‌هایی بسیار بیشتر نسبت به SCSI و ATA است. به همین خاطر برای رسیدن به نتیجه با استفاده از NVMe به نصف میزان دستوراتی که با استفاده از ATA و SCSI انجام می‌شد، نیاز خواهیم داشت. تکنولوژی NVMe می‌تواند در یک پیام صف بندی شده، 64 هزار دستور را ذخیره کند.

همچنین صف دستور‌های ورودی و خروجی می‌تواند چیزی در حدود 65 هزار دستور را در خود جای دهد. در مقام مقایسه باید گفت که یک دستگاه SAS صرفا می‌تواند 256 دستور را در خود جای دهد و این مقدار برای درایو‌های SATA به 32 دستور در هر صف کاهش پیدا می‌کند.

باید گفت که درایو‌های NVMe به خاطر استفاده از PCIe دارای قیمت بیشتری نسبت به درایو‌های SSD از نوع SAS و SATA هستند. درایو‌های بسیار مجهز که در صنعت اینترپرایز استفاده می‌شود نیز می‌‌تواند مصرف بیشتری نسبت به درایو‌های SSD از نوع SAS و SATA داشته باشند.

همچنین باید خاطر نشان کرد که از نظر متخصص‌ها درایو‌های SSD از نوع SAS قابلیت‌های بیشتری مثل مقایس پذیری، قابلیت جداسازی آسان تر و حجم بیشتر را نسبت به درایو‌های NVMe ارائه می‌کنند. نسل اول از رابط تکنولوژی NVMe با نمونه اولیه در سال 2009 کار خود را آغاز کرد. نسخه 1.0 این رابط در ابتدای سال 2011 به بازار عرضه شدند.

نسخه به‌روزرسانی شده این رابط نیز در سال 2012 با شماره نسخه 1.1 عرضه شد. نسخه 1.2 نیز در سال 2014 با به روزرسانی در فریمور و دیگر بهبود‌ها مثل محافظت از داده به صورت End to End ارائه شد. در نهایت نیز در سال 2017، نسخه 1.3 از تکنولوژی NVMe به بازار راه پیدا کرد. این رابط از ویژگی‌های جدیدی مثل شبیه سازی نیز بهره می‌برد.

ویژگی شبیه سازی تعیین می‌کرد که چگونه از یک درایو NVMe در یک فضای اشتراکی ذخیره سازی فایل‌ها استفاده شود در حالی که کنترلر‌ها در هر دو حالت فیزیکی و البته مجازی حضور داشته باشند. هدف اصلی این بود که بتوان از یک SSD در یک ماشین مجازی بدون کمترین مشکل استفاده کرد.